ĐỀ CƯƠNG ôn tập môn CHI TIẾT máy 2012 2013

ĐỀ CƯƠNG ÔN TẬP MÔN CHI TIẾT MÁY
CUỐI KỲ 1 NĂM HỌC 2012-2013.

Câu 1.Định nghĩa chi tiết máy, nhóm tiết máy, bộ phận máy? Phân
loại ,ví dụ (3 điểm)
CTM : phần tử cấu tạo hoàn chỉnh của máy mà nó được chế tạo ra không
kèm theo một nguyên công lắp ráp nào.
NHÓM CTM: Các chi tiết máy thường được lắp ghép cố định với nhau
tạo thành.
BỘ PHẬN MÁY: Để thuận tiện lắp ghép, thay thế, bảo quản và sử dụng,
người ta liên kết nhiều chi tiết máy và nhóm chi tiết máy theo một chức
năng nào đó tạo thành.
PHÂN LOẠI: Các chi tiết máy có công dụng chung: là các chi tiết máy
được dùng phổ biến trong nhiều loại máy khác nhau với công dụng hoàn
toàn giống nhau nếu chúng cùng một loại.ví dụ như trục, bánh răng, bu
long đai ốc…Các chi tiết máy có công dụng riêng: là các chi tiết máy chỉ
được dùng trên một số máy nhất định. Ví dụ như pit tong, trục khuỷu,
cam…
Câu 2. Các yêu cầu , Các chỉ tiêu đánh giá Khả năng làm việc của
CTM các chỉ tiêu tính toán chủ yếu ở các bộ truyền.
CÁC YÊU CẦU:
Khả năng làm việc: Khả năng hoàn thành các chức năng đã định gồm
các chỉ tiêu: Bền, cứng, bền mòn, chịu nhiệt, chịu dao động và tính ổn
định.
Hiệu quả sử dụng: Năng suất, hiệu suất cao, ít tiêu tốn năng lượng,
chính xác, chi phí thấp về thiết kế vận hành và sử dụng. Kích thước và
trọng lượng nhỏ gọn.
Độ tin cậy cao: Là tính chất của máy, bộ phận máy và ctm đảm bảo cho
chúng thực hiện được các chức năng đã định, đồng thời vẫn đảm bảo các
chỉ tiêu về hiệu quả sử dụng trong suốt thời gian làm việc.
An toàn trong sử dụng: Trong điều kiện làm việc bình thường không

gây tai nạn cho người sử dụng và không làm hỏng các thiết bị và đối
tượng khác xung quanh.
Tính công nghệ và tính kinh tế: Chế tạo ra tốn ít công sức nhất giá
thành thấp nhất.
CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ K/NĂNG LÀM VIỆC CỦA CTM
Độ bền : Khả năng tiếp nhận tải trọng mà không bị phá hỏng khi ctm làm
việc.
Độ cứng : Khả năng chống lại biến dạng hoặc thay dổi hình dáng hình
học khi ctm chịu tải trọng.
Độ bền mòn: Khả năng chống lại sự suy giảm chiều dày lớp bề mặt tiếp
xúc của ctm.
Độ chịu nhiệt: Khả năng làm việc bình thường của ctm trong một phạm
vi nhiệt độ nhất định.
Độ chịu dao động: Khả năng làm việc bình thường của ctm trong điều
kiện cụ thể nào đó mà không bị rung động quá mức cho phép.
CHỈ TIÊU TÍNH TOÁN Ở CÁC BỘ TRUYỀN.
Bộ truyền đai: Tính toán chủ yếu theo khả năng kéo. Bộ truyền bánh
răng: Tính răng theo bền tiếp xúc tránh tróc rỗ hạn chế mòn, dính răng và
theo bền uốn tránh gãy răng. Kiểm nghiệm quá tải.
Bộ truyền Trục vít – Bánh vít: Tính toán bền tiếp xúc cho răng bánh
vít, tính nhiệt, Kiểm nghiệm bền thân trục vít theo hệ số an toàn, Kiểm
nghiệm độ bền uốn.
Bộ truyền xích: Tính toán theo độ bền mòn cho bản lề của xích, Kiểm
nghiệm quá tải tránh đứt cho những cho xích chịu tải lớn.
Câu 3. Các đặc điểm trong tính toán ctm . Minh hoạ.
CÁC ĐẶC ĐIỂM TINH TOÁN
Vừa sử dụng công thức lý thuyết, vừa phải sử dụng các hệ số thực
nghiệm thông qua các đồ thị và hình vẽ và bảng biểu.
Tính toán xác định kích thước của chi tiết máy thường tiến hành qua hai
bước: tính thiết kế và tính kiểm nghiệm, trong đó bước tính kiểm nghiệm

sẽ quyết định lần cuối các thông số và kích thước cơ bản của chi tiết máy.
Trong tính toán số ẩn số thường nhiều hơn số phương trình. Do đó,
thường phải căn cứ vào quan hệ giữa lực và biến dạng, căn cứ vào quan
hệ kết cấu hoặc kết hợp với vẽ hình để giải quyết.
Có thể có nhiều giải pháp cho cùng một mục tiêu thiết kế nên cần phải
chọn được phương án tối ưu. Vấn đề này được giải quyết tốt khi sử dụng
các phương trình tối ưu hóa và tự động hóa thiết kế chi tiết máy và thiết
bị cơ khí trên máy vi tính.
Câu 4. Các khái niệm về tải trọng, ví dụ minh họa trong tính toán các
bộ truyền cơ khí.
Tải trọng làm việc là tải trọng thực sự tác dụng lên chi tiết máy trong
quá trình làm việc.
Tải trọng tĩnh (tải trọng không đổi) là tải trọng có phương, chiều, trị số
không thay đổi hoặc thay đổi không đáng kể theo thời gian.
Tải trọng thay đổi là tải trọng có hoặc trị số, hoặc phương chiều thay
đổi theo thời gian. Đây là tải trọng phổ biến trong thực tế trong đó có tải
trọng va đập.
Tải trọng danh nghĩa Q
dn
là tải trọng chọn thông số các tải trọng tác
dụng lên máy trong chế độ làm việc thay đổi ổn định. Nó dung làm đại
diện cho chế độ tải tác dụng lên hoặc tải trọng tác dụng trong thời gian
lâu nhất.
Tải trọng tương đương Q
tđ
là tải trọng quy ước không đổi, có tác dụng
tương đương với chế độ tải đã cho theo một chỉ tiêu nào đó. Tải trọng
tương đương được xác định từ tải trọng danh nghĩa thông qua hệ số tính
toán.
Tải trọng tính toán Q

tt
là tải trọng dung để tính toán xác định kích thước
của chi tiết máy. Trị số của nó phụ thuộc vào tải trọng tương đương và
một số nhân tố như sự tập trung tải trọng, tải trọng động, điều kiện vận
hành…
Câu 5.Chu trình ứng suất, thông số đặc trưng ,Phân loại , Khảo sát
các chu trình ứng suất ở một bộ truyền.
Khái niệm: Là một vòng thay đổi ứng suất từ trị số ban đầu qua trị số
giới hạn khác rồi trở về giá trị ban đầu.
3thông số: Biên độ ứng suất:
 
2/
minmax


a
. ứng suất trung bình:
 
2/
minmax


m
. hệ số tính chất chu trình r =
minmax
/

.

phân loại.
theo giá trị hệ số tính chất chu trình r:
khi r = -1 chu trình đối xứng.
khi r = 0 chu trình mạch động dương, lúc này
0
min


; khi r =

chu
trình mạch động âm, lúc này
0
max


.
khi r < 0 và r
1
chu trình không đối xứng khác dấu; khi r > 0 chu trình
không đối xứng cùng dấu.
Theo tính chất thay đổi của biên độ và ứng suất trung bình
chu trình ứng suất ổn định: khi cả ứng suất trung bình và biên độ ứng
suất đều không thay đổi theo thời gian. chu trình ứng suất bất ổn định: khi
ứng suất trung bình, hoặc biên độ ứng suất, hoặc cả hai đều thay đổi theo
thời gian.
Câu 6. Trình bày các biện pháp nâng cao sức bền mỏi của chi tiết
máy.
Cơ sở của biện pháp:
Ảnh hưởng của hình dáng kết cấu: hình dáng kết cấu có ảnh hưởng lớn

đến độ bền mỏi của chi tiết máy. Dưới tác dụng của tải trọng, ở những
chỗ có tiết diện thay đổi đột ngột có sự tập trung ứng suất làm cho ứng
suất thực tế lớn hơn ứng suất danh nghĩa. ảnh hưởng của kích thước tuyệt
đối: kích thước tuyệt đối của chi tiết cằng tăng thì giới hạn mỏi càng tăng.
ảnh hưởng của công nghệ gia công bề mặt,. lớp bề mặt của chi tiết máy
sau khi gia công cắt gọt và gia công tăng bền có ảnh hưởng rất lớn đến
giới hạn mỏi. vì tại đó: có các yếu tố tập trung ứng suất như các mấp mô,
các vết xước sau khi gia công cơ hoặc phát sinh trong quá trình sử dụng.
có chứa những tinh thể bị phá hủy làm giảm sức bền ở vùng bề mặt, ứng
suất chịu tải khi uốn, xoắn, tiếp xúc đều lớn hơn ở lớp bên trong. là nơi
chịu ảnh hưởng trực tiếp từ môi trường. ảnh hưởng của trạng thái ứng
suất.
các biện pháp cụ thể: Biện pháp kết cấu: Bố trí các chỗ gây tập trung
ứng suất ở xa các phần chịu ứng suất cao của chi tiết máy nếu có thể
được. Tại chỗ lượn chuyển tiếp giữa các bậc của chi tiết máy, cần tạo
hình dạng hợp lý như thay chỗ lượn sắc cạnh bằng các chỗ lượn tròn có
bán kính lớn nhất có thể, chỗ lượn có cung e líp

Dùng rãnh để giảm tập trung ứng suất. Khi có rãnh then bằng nên dung
rãnh then chế tạo bằng dao phay đĩa


Dùng then hoa răng thân khai thay cho then hoa răng chữ nhật. Đối với
mối ghép bằng độ dôi phải vát mép mayơ hoặc tăng độ mềm của mayơ để
áp suất giữa trục và mayơ giảm xuống, dẫn đến ứng suất trong mối ghép
phân bố đều hơn.
Các biện pháp công nghệ: Dùng các biện pháp nhiệt luyện và hóa nhiệt
luyện như tôi bề mặt, thấm than. Dùng biện pháp biến cứng nguội như lăn
nén, phun bi. Dùng các biện pháp gia công tinh bề mặt như đánh bóng,
mài nghiền…để giảm độ nhám bề mặt.

Câu 7. Độ bền, Phương pháp tính toán , ví dụ.
Khái niệm
Độ bền là khả năng tiếp nhận tải trọng của chi tiết máy mà không bị phá
hủy( không bị biến dạng dư quá mức cho phép hoặc không bị phá hủy)
Phân biệt :
Độ bền tĩnh là độ bền của chi tiết máy khi chịu ứng suất không thay đổi
Độ bền mỏi là độ bền của chi tiết khi chịu ứng suất thay đổi
Độ bền bề mặt là độ bền của chi tiết cần để tránh phá hỏng bề mặt làm
việc
Độ bền thể tích là độ bền của chi tiết cần để tránh biến dạng dư lớn hoặc
gãy hỏng.
Phương pháp tính toán:
Phương pháp tính độ bền thông dụng nhất hiện nay được tiến hành theo
cách so sánh ứng suất sinh ra khi chịu tải với ứng suất cho phép [

] ,
 

Điều kiện bền được viết như sau :
 


hoặc
 


. Với
 
2/
lim




hoặc
 
2/
lim


. Đối với các chi tiết máy chịu tải trọng không đổi. Tính
toán theo điều kiện bền của môn học sức bền vật liệu và lý thuyết đàn
hồi. Ví dụ tính độ bền của thanh chịu kéo một lực F
Đối với chi tiết máy chịu tải trọng thay đổi







Câu 8. Dạng hỏng tróc rỗ bề mặt vì mỏi? Liên hệ với bộ truyền bánh
răng để giải thích tại sao tróc rỗ lại xảy ra ở chân răng bánh răng lớn
trước.
Tróc rỗ :Là dạng hỏng bề mặt chủ yếu ở những bộ truyền bôi trơn tốt.
tróc là do tác dụng lâu dài của ứng suất tiếp xúc thay đổi theo chu kỳ.
Tróc thường bắt đầu ở vùng gần tâm ăn khớp(về phía chân răng) vì tại
đây ứng suất tiếp xúc
H

lớn nhất do thường chỉ có một đôi ăn khớp. do

chiều các vết nứt như hình vẽ nên tróc chỉ xảy ra ở phần chân răng, vì tại
phần này khi ăn khớp miệng vết nứt đi vào tiếp xúc trước dầu bị nén lại
và làm cho các vết nứt phát triển, gây ra hiện tượng tróc. Tróc có hai
dạng: Tróc nhất thời là tróc chỉ xuất hiện trong thời gian ngắn rồi dừng
lại. thường chỉ xảy ra ở các bộ truyền có độ rắn thấp . Tróc lan: vết tróc
luôn luôn phát triển, lan khắp bề mặt chân răng, dẫn đến hỏng toàn bộ bề
mặt chân răng. Tróc làm mặt răng mất nhẵn, dạng răng bị méo mó, tải
trọng động tăng, khó hình thành mảng dầu bôi trơn khiến răng bị mòn và
xước nhanh, bộ truyền nóng, rung và ồn. Để tránh tróc rỗ cần tính răng
theo độ bền tiếp xúc. Có thể nâng cao sức bền tiếp xúc bằng cách: tăng độ
rắn mặt răng bằng nhiệt luyện, tăng góc ăn khớp

bằng dịch chỉnh góc,
nâng cao độ chính xác chế tạo và độ nhẵn bề mặt răng
Câu 9. Trình bày khái niệm về độ cứng? Cách tính độ cứng và các
biện pháp nâng cao độ cứng?
Khái niệm
Khả năng chống lại biến dạng đàn hồi hoặc thay đổi hình dáng của nó
khi chịu tải.
Chỉ tiêu quan trọng về khả năng làm việc của chi tiết máy. Trong
nhiều trường hợp, chất lượng làm việc của máy được quyết định bởi độ
cứng của chi tiết máy
Cách tính độ cứng:
Độ cứng thể tích :Khi chịu kéo(nén):
 
ll 
Khi chịu xoắn :
 



Khi chịu uốn : f
 
f
;
 



Cách xác định trị số của chuyển vị khi kéo nén
l

, độ võng f và góc
xoay

khi uốn, góc xoắn

khi chịu xoắn theo công thức sức bền vật
liệu
Độ cứng tiếp xúc:Biến dạng tiếp xúc của các vật thể nhẵn, đồng nhất,
tiếp xúc ban đầu theo điểm hoặc đường tính theo lý thuyết Héc và
Bêliaép. Biến dạng tiếp xúc của các vật thể có diện tích tiếp xúc lớn được
xác định bằng thí nghiệm
Các biện pháp nâng cao độ cứng:
Đối với độ cứng thể tích: Giảm chiều dài chịu kéo(nén), chịu xoắn,
chịu uốn(rút ngắn khoảng cách gối; thêm gối tựa; tránh dung dầm công
xôn) Tăng tiết diện khi chịu kéo(nén), tăng mô men quán tính tiết diện
khi chịu uốn, xoắn. Dùng vật liệu có môdul đàn hồi lớn
Đối với độ cứng tiếp xúc: Tăng diện tích bề mặt tiếp xúc đến mức
cần thiết. Dùng vật liệu có môdul đàn hồi lớn.

Câu 10. Khái niệm về độ bền mòn, tác hại ,Diễn biến quá trình mòn,
cách tính mòn và các biện pháp hạn chế mài mòn? Liên hệ cách tính
mòn trong một bộ truyền đã học?
Khái niệm độ bền mòn
Khả năng chống lại sự suy giảm chiều dày lớp bề mặt tiếp xúc của chi
tiết máy. Mòn là kết quả tác dụng của ứng suất tiếp xúc hoặc áp suất khi
các bề mặt tiếp xúc trượt tương đối với nhau trong điều kiện không có bôi
trơn ma sát ướt.
Tác hại của mòn
Làm giảm độ chính xác của máy, đặc biệt là dụng cụ đo. Giảm hiệu
xuất của máy, đặc biệt là các thiết bị động lực với hệ thống pít tong xi
lanh. Giảm độ bền do chất lượng lớp bề mặt mất hiệu lực. Làm tăng khe
hở của các liên kết động, dẫn tới tải trọng động tăng và gây ồn. Mòn
nhiều có thể làm mất hoàn toàn khả năng làm việc của chi tiết máy.
Phương pháp tính
Xuất phát từ điều kiện bảo đảm chế độ bôi trơn ma sát ướt. Trường hợp
không thể tạo thành bôi trơn ma sát ướt thì phải tính toán để giới hạn áp
suất(hoặc ứng suất tiếp xúc) giữa hai bề mặt tiếp xúc đảm bảo cho chi tiết
máy có đủ tuổi thọ.
Biện pháp giảm mài mòn
Chọn vật liệu và phối hợp vật liệu các bề mặt đối tiếp hợp lý để giảm
ma sát, thoát nhiệt và chống dính tốt. Chọn chế độ công nghệ gia công
hợp lý, thay đổi cơ tính bề mặt như nhiệt luyện, phun phủ tăng bền, mạ.
Vận hành máy đúng chế độ, bôi trơn và che kín tốt
Ví dụ (tự làm).
Câu 11. Trình bày về độ chịu nhiệt của CTM: Khái niệm, tác hại của
nhiệt độ, cách tính và các biện pháp hạn chế nhiệt độ? Liên hệ cách
tính nhiệt trong một bộ truyền đã học?
Khái niệm độ chịu nhiệt
Khả năng làm việc bình thường của nó trong phạm vi nhiệt độ cần thiết.

Tác hại của nhiệt
Làm giảm khả năng tải của chi tiết máy, Làm giảm độ nhớt của dầu
bôi trơn, tăng độ mòn và dễ gây dính, Biến dạng nhiệt gây ra cong vênh
và làm giảm khe hở giữa các chi tiết ghép, Làm sai lệch độ chính xác của
máy và dụng cụ đo.
Phương pháp tính toán về nhiệt
Tính toán nhiệt thường kiểm nghiệm theo điều kiện nhiệt độ trung
bình ổn định
0
tb
t
của máy hoặc chi tiết máy không vượt quá trị số cho
phép
 
o
tb
t
:
 
00
tbtb
tt 
,
 
o
tb
t
được xác định bằng thực nghiệm.
Các biện pháp hạn chế
Có thể chọn lại chất bôi trơn để tăng nhiệt độ cho phép. Hoặc là giảm

nhiệt độ làm việc bằng cách: Tăng diện tích bề mặt tỏa nhiệt bằng cách
dung các gân, cánh tản nhiêt, Tăng hệ số tỏa nhiệt bằng cách dung quạt
gió, hoặc phun nước, Dùng các thiết bị làm mát.
Liên hệ với bộ truyền cụ thể (tự làm).

Câu 12. Trình bày ý nghĩa và các yêu cầu của việc chọn vật liệu trong
chế tạo máy? Nêu các nguyên tắc sử dụng vật liệu? Liên hệ với việc
chọn vật liệu cho các bộ truyền?
Ý nghĩa
Chọn vật liệu là một công việc quan trọng, bởi vì chất lượng của chi
tiết máy nói riêng và của máy nói chung phụ thuộc phần lớn vào việc
chọn vật liệu có hợp lý hay không.
Yêu cầu đối với vật liệu
Thỏa mãn các chỉ tiêu chủ yếu về khả năng làm việc của chi tiết máy
như độ bền, độ cứng, độ bền mòn…Đảm bảo các yêu cầu về khối lượng
và kích thước của chi tiết máy,Đảm bảo các yêu cầu liên quan đến điều
kiện sử dụng như tính chống ăn mòn, giảm ma sát ,Có tính công nghệ
thích hợp với hình dáng và phương pháp gia công chi tiết máy,Rẻ và dễ
cung ứng.
Nguyên tắc sử dụng vật liệu
Nguyên tắc so sánh một số phương án để chọn: chỉ trên cơ sở tiến
hành so sánh một số phương án, ta mới có thể chọn vật liệu một cách hợp
lý.Nguyên tắc chất lượng cục bộ : chọn chất lượng tương ứng cho từng bộ
phận, tránh sử dụng vật liệu quý hiếm tràn lan.Nguyên tắc hạn chế số
chủng loại vật liệu: vì số chủng loại vật liệu càng nhiều thì việc cung cấp,
bảo quản, thay thế càng phức tạp.
Liên hệ chọn bộ truyền cụ thể( tự làm).
Câu 13. Trình bày về ứng suất tiếp xúc? Phân biệt các dạng tiếp xúc
và cách tính? Liên hệ trong tính toán các bộ truyền cụ thể và giải
thích?

Khái niệm và phân loại
ứng suất tiếp xúc: là ứng suất sinh ra trên bề mặt tiếp xúc chung khi
các chi tiết máy trực tiếp tiếp xúc nhau và có tác dụng tương hỗ đối với
nhau. Có hai loại tiếp xúc trên diện tích rộng và tiếp xúc trên diện tích
hẹp.
ứng suất dập:khi vật thể tiếp xúc với nhau trên diện tích tương đối
rộng, ứng suất sinh ra vuông góc với bề mặt tiếp xúc và được gọi là ứng
suất dập hay áp suất.
Các giả thiết của Héc: Khi hai vật thể tiếp xúc nhau trên một diện
tích rất nhỏ: khi mới bắt đầu tiếp xúc là đường hay gọi là tiếp xúc đường
hoặc khi mới bắt đầu là điểm hay gọi là ứng suất điểm. giá trị lớn nhất
của ứng suất nén này được gọi là ứng suất tiếp xúc, kí hiệu là
H

và được
xác định theo lý thuyết của Héc. Các điều kiện để sử dụng công thức Héc:
Vật liệu đồng chất và đẳng hướng; Vật liệu làm việc trong vùng giới
hạn đàn hồi, biến dạng tuân theo định luật Húc, Diện tích tiếp xúc nhỏ so
với bề mặt vật thể;Lực tác dụng có phương pháp tuyến chung của hai bề
mặt tiếp xúc; Cách tính ứng suất tiếp xúc
Trường hợp tiếp xúc đường
q
H
q
H
2b

H

1


2
ứng suất tiếp xúc tính theo công thức Héc



2
H
MH
q
Z
(MPa)
Trong đó Z
M
hằng số đàn hồi của vật liệu các vật thể tiếp xúc:
Z
M
=
   
 
2
21
2
12
21
11
2

 EE
EE

Với E
1
,E
2
và
21
,

là mô dul đàn hồi và hệ số Poat xông của vật liệu hình
trụ 1 và 2 (MPa),

là bán kính cong tương đương
12
21





(mm)
Trong đó
21
,

là bán kính cong tại đường tiếp xúc ban đầu của vật thể
thứ 1 và 2. Công thức trên lấy + khi tiếp xúc ngoài, lấy – khi tiếp xúc
trong
Trường hợp tiếp xúc điểm
F

n

1

2

H

ứng suất tiếp tính theo công thức Héc:
3
2
2
388,0


EF
n
H


Liên hệ cách tính bộ truyền cụ thể (tự làm).
Câu 14. Trình bày về dạng hỏng vì mỏi, đường cong mỏi, giới hạn
mỏi? Phân biệt các loại giới hạn mỏi và nêu ý nghĩa của chúng trong
việc tính toán độ bền cho chi tiết máy?
Dạng hỏng vì mỏi
Khi chi tiết máy làm việc với ứng suất thay đổi đạt tới số chu kỳ đủ
lớn, nó có thể bị phá hỏng một cách đột ngột, ngay cả khi ứng suất sinh ra
trong nó còn nhỏ hơn rất nhiều so với giới hạn bền tĩnh của vật liệu.
Đường cong mỏi
Các nghiên cứu cho thấy giữa ứng suất phá hỏng chi tiết máy với số

chu kỳ lặp lại tương ứng của ứng suất có quan hệ xác định.
Đồ thị đường cong mỏi gồm hai phần:
Phần đường cong có phương trình:
constN
m
.

.Trong đó,

là ứng suất
phá hỏng(giới hạn mỏi ngắn) của chi tiết máy; m là bậc của đường cong
mỏi; N là số chu kỳ ứng suất ứng với

.Phần đường thẳng: khi

giảm
đến trị số
r

thì có thể tăng N khá lớn mà mẫu thử vẫn không bị hỏng vì
mỏi. quan hệ này tương ứng với phần đường thẳng song song với trục
hoành đi qua điểm (
r

,N
0
) và được biểu diễn bằng phương trình:
r

=const.

r

gọi là giới hạn mỏi dài hạn; N
0
là số chu kỳ cơ sở của vật
liệu
Theo đồ thị ta có:
Nếu N > N
0
thì giới hạn mỏi
r


lim
, tương ứng với giới hạn mỏi dài
hạn. Nếu N=N
k
<N
0
thì giới hạn mỏi
rk


tương ứng với giớn hạn mỏi
ngắn hạn. Theo phương pháp tính toán thiết kế theo độ bền, sau khi biết
các giá trị
k

hoặc
r


, chúng ta xác định giá trị ứng suất cho phép
 

và
tính toán bền theo các giá trị cho phép này.
Ý nghĩa (tự làm).
Câu 15. Trình bày các nhân tố ảnh hưởng đến giới hạn mỏi . Từ đồ
thị ứng suất giới hạn hãy giải thích rõ ảnh hưởng của trạng thái ứng
suất tới giới hạn mỏi? (4 điểm)
Các nhân tố ảnh hưởng đến giới hạn mỏi:
Ảnh hưởng của hình dáng kết cấu: hình dáng kết cấu có ảnh hưởng lớn
đến độ bền mỏi của chi tiết máy. Dưới tác dụng của tải trọng, ở những
chỗ có tiết diện thay đổi đột ngột(như vai trục, rãnh then, lỗ khoan…) có
sự tập trung ứng suất làm cho ứng suất thực tế lớn hơn ứng suất danh
nghĩa. Ảnh hưởng của kích thước tuyết đối. kích thước tuyệt đối của chi
tiết máy càng tăng thì giới hạn mỏi càng giảm. nguyên nhân là do khi
kích thước tăng lên thì sự không đồng đều về cơ tính vật liệu tăng lên, chi
tiết máy có them nhiều khuyết tật. Ảnh hưởng của công nghệ gia công bề
mặt. lớp bề mặt của chi tiết máy sau khi gia công cắt gọt và gia công tăng
bền có ảnh hưởng rất lớn đến giới hạn mỏi. Ảnh hưởng của trạng thái ứng
suất: biên độ ứng suất là thành phần chủ yếu gây nên phá hủy mỏi. tuy
nhiên thực nghiệm cho thấy trị số của ứng suất trung bình cũng ảnh
hưởng đến độ bền mỏi của chi tiết máy.
Miền nằm giữa hai nhánh AB và CD là những trị số ứng suất không
làm hỏng chi tiết. Từ đồ thị ta thấy, khi ứng suất trung bình
mm

,0


càng lớn thì giới hạn biên độ ứng suất
a

càng nhỏ, tức là khi
m

tăng thì
a

tuy nhỏ cũng có thể gây nên phá hủy mỏi. khi ứng suất trung bình
m

=0, giới hạn của biên độ ứng suất bằng giới hạn bền mỏi ở chu kỳ đối
xứng
1

. khi ứng suất trung bình
m

<0,
a

cao hơn giới hạn bền mỏi
trong chu kỳ đối xứng
1



a


a
m
m

b
A
C
D
B

max

m

-1

-1

0
/2
Câu 16. Trình bày cách tính độ bền trong các trường hợp sau: ứng
suất không đổi, thay đổi ổn định và bất ổn định? (4 điểm)
Trường hợp ứng suất không đổi
Tính toán theo điều kiện bền
 


hoặc
 




Trường hợp ứng suất thay đổi ổn định:Tính toán theo điều kiện
bềnNếu chi tiết máy làm việc ở chế độ dài hạn, tức khi số chu kỳ chịu tải
N lớn hơn hoặc bằng số chu kỳ cơ sở N
0
, ứng suất giới hạn lấy theo giới
hạn mỏi dài hạn:
r


lim
. Nếu chi tiết máy làm việc ở chế độ ngắn hạn,
tức N<N
0
;
0
NN
m
r
m
rN


;
m
rrN
N
N

0


;
LrrN
K.
lim


; Trong đó K
L

là hệ số tuổi thọ
Trường hợp ứng suất thay đổi bất ổn định:

PHẦN II- TRUYỀN ĐỘNG CƠ KHÍ
Câu 17: Nêu vai trò và các thông số cơ bản của các bộ truyền trong
các thiết bị và dây chuyền công nghệ? (3 điểm)
Vai trò của các bộ truyền
Trong các thiết bị và dây truyền công nghệ có thể sử dụng nhiều loại
bộ truyền động khác nhau: truyền động cơ khí, truyền động điện, truyền
động thủy lực và truyền động khí ép. Sở dĩ cần sử dụng các truyền động
để nối động cơ với các bộ phận công tác vì: Tốc độ cần thiết của các bộ
phận nói chung khác với tốc độ của động cơ tiêu chuẩn. nếu chế tạo động
cơ có tốc độ thấp hơn, mô men lớn thì kích thước lớn, giá thành đắt.
Nhiều khi cần truyền động từ một động cơ đến nhiều cơ cấu làm việc với
các tốc độ khác nhau. Động cơ chuyển động quay đều nhưng bộ phận
công tác cần chuyển động tịnh tiến hoặc chuyển động với một tốc độ thay
đổi theo một quy luật nào đó. Vì điều kiện sử dụng, an toàn lao động hoặc
vì khuông khổ kích thước của máy nhiều khi không thể nối trực tiếp động

cơ với bộ phận công tác của máy.
Các thông số cơ bản của bộ truyền:
Công suất trục dẫn P
1
, trục bị dẫn P
2
, Hiệu suất của bộ
truyền
1
2
P
P


hoặc
1
1
P
P
m


,Với P
m
= P
1
- P
2
là công suất mất mát của bộ
truyền,Tốc độ quay trên trục dẫn n

1
và trục bị dẫn n
2
(vòng / phút)
Tỷ số truyền u= n
2
/n
1
(quy ước u chỉ nhận giá trị dương và không xét tới
chiều quay), Mô men xoắn T(N.mm)
i
i
i
n
P
T
.10.55,9
6

với P
i
, n
i
là công suất
và số vòng quay trên trục i.
Câu 18: Trình bày các thông số hình học của truyền động đai? Tại
sao phải quy định góc ôm tối thiểu của bộ truyền đai và số vòng chạy
của đai trong một giây? (3 điểm)

Khái niệm

Truyền động đai thực hiện việc truyền động và công suất giữa các trục
nhờ ma sát sinh ra trên bề mặt tiếp xúc giữa các dây đai với bánh đai.
Các thông số cơ bản
Đường kính bánh đai d
1
, d
2
. D
1
, d
2
là đường kính tính toán. Với đai dẹt là
đường kính ngoài cùng của bánh đai; với đai thang , đai lược là đường
kính vòng tròn qua lớp trung hòa của đai.d
1
, d
2
đã được tiêu chuẩn hóa.d
1
,
d
2
không nên lấy quá nhỏ để tránh cho đai không bị ứng suất uốn lớn khi
đai chạy vòng qua bánh đai, cũng không lên lấy quá lớn để tránh cồng
kềnh. Góc ôm: Góc ôm là góc ở tâm bánh đai choán cung tiếp xúc giữa
bánh đai và dây đai. Ký hiệu
21
,

. Nếu

1

nhỏ sẽ ảnh hưởng xấu đến
khả năng kéo của đai, do đó đối với đai dẹt
1

cần thỏa mãn điều kiện
1

≥150
o
. với đai thang
1

chỉ cần thỏa mãn điều kiện
1

≥120
o
(do tác
dụng của chêm đai với rãnh bánh đai). Chiều dài đai L(tính qua lớp trung
hòa của dây đai) .Khoảng cách trục a, là khoảng cách giữa tâm bánh đai
dẫn và bánh bị dẫn, mm
Nhận xét:
Góc ôm tăng thì khả năng tải của bộ truyền tăng lên. Vì vậy ta phải
dùng bánh căng đai để tăng góc ôm.
Câu 19: So sánh về kết cấu và phạm vi sử dụng của các loại đai? Tại
sao không nên sử dụng đai thang làm việc ở vận tốc cao? (3 điểm)
So sánh kết cấu và phạm vi sử dụng của các loại đai
Đai dẹt, hay còn gọi là đai phẳng. Tiết diện đai là hình chữ nhật hẹp,

bánh đai hình trụ tròn, đường sinh thẳng hoặc hình tang trống, bề mặt làm
việc là mặt rộng của đai. Thường dùng trong trường hợp vận tốc tương
đối lớn (so với đai thang). Đai thang, tiết diện đai hình thang, bánh đai co
rãnh hình thang, thường dùng nhiều dây đai trong một bộ truyền. Hình
dạng và tiết diện đai thang được tiêu chuẩn hóa. Đai thang được chế tạo
thành vòng kín, chiều dài đai cũng được tiêu chuẩn hóa. Sử dụng đai hình
thang cho phép ta tăng khả năng tải của bộ truyền đai nhờ vào tăng hệ số
ma sát giữa đai và bánh đai. Mặt làm việc của đai là hai mặt bên, ép vào
rãnh cũng có tiết diện hình thang của bánh đai. Đai thang làm việc ổn
định và êm hơn so với đai dẹt. Đai lược là trường hợp đặc biệt của bộ
truyền đai thang. Các đai được làm liền nhau như răng lược. Mỗi răng
làm việc như một đai thang. Đai lược kết hợp được tính liền khối , dễ uốn
của đai dẹt, với khả năng tải lớn của đai thang vì vậy loại đai này có khả
năng tải cao, đường kính bánh đai nhỏ, tỷ số truyền lớn. Đai răng là một
dạng biến thể của bộ truyền đai. Dây đai có hình dạng gần giống như
thanh răng, bánh đai có răng gần giống như bánh răng. Bộ truyền đai răng
làm việc theo nguyên tắc ăn khớp là chính, ma sát là phụ, lực câng trên
đai khá nhỏ. Truyền động đai răng kết hợp được các ưu điểm của bộ
truyền động đai và truyền động xích do đó khả năng tải lớn,làm việc ít
trượt, tỷ số truyền lớn, mặt khác ít ồn hơn truyền động xích và không đòi
hỏi bôi trơn, thông số quan trọng nhất của đai răng là mô đun.
Phạm vi sử dụng:
Do thích hợp với tốc độ cao nên thường lắp ở đầu vào hộp giảm
tốc.Thường dùng khi cần truyền động trên khoảng cách trục lớn, công
suất truyền dẫn không quá 40÷50kw, vận tốc vòng V=5÷30 m/s.
Câu 20: Trình bày về lực tác dụng trên các nhánh đai khi làm việc và
khi chưa làm việc? (3 điểm)

Khi chưa làm việc, dây đai được kéo căng bởi lực ban đầu F
0

. Khi chịu
tải trọng T
1
trên trục 1 và T
2
trên trục 2, xuất hiện lực vòng F
t
làm một
nhánh đai căng them và một bánh bớt đi. Lúc này lực căng trên nhánh đai
căng: F
c
= F
0
+F
t
/2, Lực căng trên nhánh không căng: F
kh
= F
0
- F
t
/2. Khi
các bánh đai quay, dây đai bị ly tâm tách xa khỏi bánh đai. Trên các
nhánh đai chịu them lực căng F
v
= q
m
V
2
, với q

m
là khối lượng của 1met
đai. Lực F
v
còn có tác hại làm giảm lực ma sát giữa dây đai và các bánh
đai. Lúc này trên nhánh đai căng có lực F
c
= F
0
+ F
t
/2 +F
v
trên nhánh đai
không căng có lực F
kh
= F
0
- F
t
/2+F
v
. Lực tác dụng lên trục và ổ mang bộ
truyền đai là lực hướng tâm F
r
có phương vuông góc với đường trục bánh
đai có chiều kéo hai bánh đai lại gần nhau. Giá trị của F
r
được tính như
sau: F

r
=2F
0
cos(
2/

).
Câu 21: Vẽ và giải thích biểu đồ phân bố ứng suất trong dây đai khi
bộ truyền làm việc? Cho nhận xét?

Ứng suất căng ban đầu do F
0
gây ra:
A
F
0
0


với A là diện tích tiết diện
đai. ứng suất trên nhánh căng
2
2
0
0
1
1
t
t
A

F
F
A
F





. ứng suất trên
nhánh chùng
2
2
0
0
2
2
t
t
A
F
F
A
F





. ứng suất có ích

A
F
t
t


, ứng suất
căng phụ
62
10.

 v
A
F
v
v

.ứng suất uốn
E
d
E
u



vì d
1
<d
2
nên

21 uu



Khả năng kéo của bộ truyền đai đặc trưng bởi lực vòng có ích lớn nhất F
t

hay ứng suất có ích
t

. Khi tăng
0

thì khả năng kéo của bộ truyền tăng
lên. Tuy nhiên, khi tăng
0

thì tuổi thọ của đai sẽ giảm xuống, Khác với
0

và
t

, giá trị
u

không làm tăng khả năng tải của bộ truyền mà làm
giảm tuổi thọ đai.
Câu 22: Trình bày khả năng kéo, đường cong trượt, đường cong hiệu
suất của truyền động đai? Từ đó rút ra chỉ tiêu tính toán truyền động

đai? (3 điểm)
Khả năng kéo, đường cong trượt và đường cong hiệu suất:
Khả năng kéo của bộ truyền đai được đặc trưng bởi lực vòng F
t
hoặc
mô men xoắn cần truyền T
1
, nó phụ thuộc vào lực căng ban đầu F
0
và ma
sát giữa đai và bánh đaiKhả năng làn việc của bộ truyền đai đặc trưng bởi
đường cong trượt và hiệu suất. Các đường cong trên thu được tử kết quả
thực nghiệm đối với các loại và vật liệu đai khác nhau. Trên trục tung là
hệ số trượt tương đối

(%)và hiệu suất

. Trên trục hoành là tải trọng
đặc trưng bởi hệ số kéo
φ

00
22



tt
F
F


Đường biểu diến quan hệ giữa

và φ gọi là đường cong trượt. Khi 0 ≤
φ ≤ φ
0
với φ
0
là hệ số kéo tới hạn, thì đường cong trượt gần như là đoạn
thẳng. Ở giai đoạn này, nếu tăng F
t
thì hệ số trượt tăng theo tỷ lệ bậc nhất
tức là trong bộ truyền chỉ xảy ra hiện tượng trượt đàn hồi. Hiệu suất bộ
truyền tăng lên và đạt giá trị lớn nhất khi φ=φ
0
. Nếu tăng F
t
để φ>φ
0
, đai
sẽ trượt trơn từng phần hệ số

tăng càng nhanh, hiệu suất bộ truyền giảm
xuống nhanh. Nếu φ≥φ
max
thì hiện tượng trượt trơn hoàn toàn.
Chỉ tiêu tính toán
Qua nghiên cứu đường cong trượt- hiệu suất, có thể thấy rằng khi
φ>φ
0

xảy ra hiện tượng trượt trơn, tải trọng cần truyền vượt quá khả năng
kéo của bộ truyền đai, đai mất khả năng làm việc. Vì vậy tính toán đai
theo khả năng kéo là chỉ tiêu tính toán chủ yếu của bộ truyền đai. Điều
kiện thỏa mãn chỉ tiêu này là:
0
0
2





t
.Mặt khác do tác dụng của ứng
suất thay đổi, sau 1 số chu kỳ làm việc đai có thể bị mỏi. Vì vậy, bên
cạnh khả năng kéo, tuổi thọ cũng là một chỉ tiêu quan trọng.
Câu 23: Trình bày về dịch chỉnh bánh răng và hệ số dịch chỉnh ? Nêu
các phương pháp dịch chỉnh bánh răng và của bộ truyền? (3 điểm)






Cách dịch chỉnh
Dịch chỉnh thực hiện bằng cách thay đổi vị trí của dao cắt răng. Dịch
chỉnh dương khi đưa dụng cụ cắt ra xa tâm bánh răng và dịch âm khi về
gần. Khi dịch chỉnh dương thì chiều dày đáy răng tăng lên và độ bền uốn
của răng sẽ tăng. Đường kính vòng đỉnh d
a

sẽ tăng, bán kính cong sẽ tăng
và dẫn đến tăng độ bền tiếp xúc. Khi dịch âm thì xảy ra các hiện tượng
ngược lại. Khi cắt bánh răng không dịch chỉnh: đường trung bình của dao
thanh răng tiếp xúc với đường chia. Khi cắt bánh răng dịch chỉnh dương:
dao lùi xa tâm phôi, x>0, đường trung bình của dao thanh răng không cắt
đường chia. Khoảng cách giữa đường trung bình và đường chia là xm, m
là mô dun, x gọi là hệ số dịnh chỉnh. Dịch chỉnh dương làm tăng chiều
dày chân răng và góc ăn khớp, do đó làm tăng sức bền uốn và sức bền
tiếp xúc song làm nhọn răng và giảm hệ số trùng khớp, vì thế không nên
chọn x quá lớn. Trường hợp bánh răng dịch chỉnh âm: khi dao tiến gần
tâm phôi, x<0(đường trung bình cắt đường chia). Dịch chỉnh âm làm
dạng răng thay đổi ngược lại. Với một cặp bánh răng . Cặp bánh răng tiêu
chuẩn: khi x
1
=x
2
=0. Cặp bánh răng dịch chỉnh đều, khi x
1
=-x
2
. Khi này
bánh răng nhỏ dịch chỉnh dương x
1
>0, bánh răng lớn dịch chỉnh âm x
2
<0.
Khi dịch chỉnh đều, khoảng cách trục và góc ăn khớp

đều không đổi.
Thực hiện dịch chỉnh đều khi tỷ số truyền lớn, đảm bảo độ bền uốn đều

giữa các răng. Cặp bánh răng dịch chỉnh góc: khi x
t
=x
1
+x
2
0

.
Thường
x
t
>0 và x
1
>0, x
2
>0. Khi dịch chỉnh góc, khoảng cách trục và góc ăn khớp
thay đổi(tăng lên: a
w
>a,
w

>

).
Nhận xét
Về nguyên lý bánh răng dịch chỉnh được thực hiện bằng cách dùng
đoạn thân khai khác của cùng một vòng cơ sở làm cạnh răng (có nghĩa là
phải thay đổi vị trí của dao khi cắt bánh răng). Dịch chỉnh răng có các
công dụng sau:Khắc phục hiện tượng cắt chân răng khi z<z

min
.Tăng độ
bền uốn của răng do khi dịch chỉnh sẽ tăng chiều dày chân răng. Tăng độ
bền tiếp xúc do tăng bán kính cong tại tâm ăn khớp khi dịch chỉnh. Nhằm
mục đích đảm bảo khoảng cách trục cho trước
Dịch chỉnh dương làm nhọn đầu răng làm giảm hệ số trùng khớp và đó là
lý do không nên chọn hệ số dịch chỉnh quá lớn.
Câu 24: Trình bày về sự phân bố tải trọng trong truyền động bánh
răng? Nêu các biện pháp để hạn chế sự phân bố tải trọng không đều
trên chiều rộng vành răng? (3 điểm)
Tải trọng chỉ phân bố đều khi bộ truyền được chế tạo chính xác và
trục với ổ tuyệt đối cứng. Trong thực tế, do biến dạng đàn hồi của trục,
dịch chuyển đàn hồi và mài mòn ổ lăn hoặc thậm chí do sai số chế tạo,
các bánh răng tiếp xúc bị lệch với nhau theo chiều rộng vành răng

Nếu bánh răng bố trí đối xứng thì sự cong trục không ảnh hưởng đến
sự bố trí giữa hai bánh răng(H.6.14a). Nếu bánh răng bố trí không đối
xứng qua ổ trục, ta có góc nghiêng

giữa các trục bánh răng (H.6.14b,c).
Nếu bánh răng tuyệt đối rắn, chúng sẽ tiếp xúc nhau tại một
điểm(H.6.14e). Nhờ có biến dạng đàn hồi, các răng tiếp xúc nhau theo cả
chiều rộng vành răng, tuy nhiên tải trọng vẫn phân bố không
đều(H.6.14f,g). Hệ số phân bố không đều tải trọng(tập trung tải trọng) khi
tính ứng suất tiếp xúc(H.6.14g):
min
max
q
q
K

H



Do đó ta thấy sự tập trung tải trọng phụ thuộc vào vị trí bánh răng với
ổ, độ cứng của trục và chiều rộng tương đối của vành răng và khả năng
chạy rà của răng.
Các biện pháp để giảm tập trung tải trọng
Tăng độ cứng của trục, ổ. Cố gắng không bố trí bánh răng công xôn
hoặc không đối xứng. Chế tạo răng có dạng hình trống, vát mép đầu
răng(H.6.14g)
Câu 25: Trình bày về kết cấu bánh răng? Khi nào thì chế tạo bánh
răng liền trục, các đặc điểm của bánh răng liền trục? (3 điểm)
Kết cấu bánh răng
Kết cấu bánh răng phụ thuộc vào kích thước bánh răng(đường kính d),
qui mô sản xuất và phương pháp lắp với trục. Khi đường kính bánh răng
d≤ 150mm, bánh răng được chế tạo liền khối, không khoét lõm. Khi
đường kính bánh răng d≤600mm bánh răng thường được khoét lõm để
giảm khối lượng, tăng khả năng đồng đều về cơ tính khi nhiệt luyện, dễ
giá kẹp và vận chuyển. Khi đường kính lớn d>600mm, để tiết kiệm thép
tốt, bánh răng thường được chế tạo vành riêng bằng thép tốt rồi ghép vào
may ơ bằng thép thường hoặc gang với mối ghép vít, bu long,hàn hoặc độ
dôi. Khi đường kính bánh răng lớn(>3000mm) vành răng được ghép từ
các mảnh(3÷4)
Điều kiện chế tạo và đặc điểm của bánh răng liền trục
Nếu đường kính vòng đáy răng ít chênh lệch với đường kính trục hoặc
cần tăng độ đồng tâm của bánh răng đối với trục, bánh răng được chế tạo
liền trục. Thường làm liền với trục khi khoảng cách từ đáy răng đến rãnh
then nhỏ hơn 2,5m(m là mô đun) đối với bánh răng trụ và 1,6m
te

(m
te
là
mô đun mặt mút lớn) đối với bánh răng côn.

Câu 27: Nêu ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng của bộ truyền trục
vít bánh vít? Tại sao bộ truyền trục vít bánh vít có thể đạt tỉ số
truyền lớn mà kích thước vẫn nhỏ gọn? (3 điểm)
Ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng của bộ truyền trục vít bánh vít